2025届通用技术一轮复习:专题24 比较器及其应用一(选择题)(习题课件60张PPT 讲义)

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2025届通用技术一轮复习:专题24 比较器及其应用一(选择题)(习题课件60张PPT 讲义)

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素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在电子技术活动的过程中,恰当处理人技关系,形成规范、安全的技术习惯 2 选择题 2
工程思维 系统分析方法的掌握、决策与评估的合理性 1
创新设计 能根据设计需求构思解决方案,灵活创设和使用技术试验 1
图样表达 能用图形语言表达设计思路,能识读电子技术领域的常见图样 3
物化能力 能根据设计要求选择合适的材料和工具、掌握基本工具的使用,能独立或合作完成系统的组装与调试 3
考点一 比较器常见电路分析
【知识梳理】
1.比较器定义
比较器是通过比较两个输入端的电流或电压的大小,在输出端输出不同电压结果的一种电子元件。
2.引脚排列图、符号及实物图
3.逻辑功能
输入 输出
U+>U- U6为高电平
U+4.比较器常见应用电路
(1)单一温度控制电路特点:低于设定温度,IC出1,开始加热;高于设定温度,IC出0,停止加热。
(2)光照区间控制电路特点:当光照强度一定时,IC1的U+大于IC2的U-,故IC1控制上限,IC2控制下限。当光照强度低于下限时,IC1出1,IC2出0;当光照强度逐渐变大时,IC2出1,IC1出1;当光照强度超过上限时,IC1出0,IC2出1。
(3)温度区间控制电路特点:IC1用Rp1调节,IC2用Rp2调节,用Rp1与Rp2可以分别调节上下限温度,调节方便。
【典例突破】
【典例1】 如图所示是小明设计的水箱恒温控制电路。当温度低于下限时,继电器吸合,加热器加热;温度高于上限时,继电器断开,加热器不加热。水箱内水位低于安全水位时,加热电路不工作。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.Rt为正温度系数热敏电阻
B.水位高于安全水位时,水位传感器输出高电平
C.Rp2触点下移,温度下限降低
D.LED为温度低于下限指示灯
答案 D
解析 LED是加热指示灯。
【变式1】 如图所示电路,Rt1、Rt2是同一型号的热敏电阻,对于V1、V2若输入U+>U-则输出高电平,输U+A.Rt1、Rt2是负温度系数热敏电阻
B.Rp1用于调节上限温度,Rp2用于调节下限温度
C.为使电路功能符合要求,A点电位需调至比B点高
D.若将Rp3的触点向上移动,则电路的下、上限温度都降低
答案 D
解析 将Rp3的触点上移,V1和V-和V2的V+变大,则也要让VA和VB变大,则上限和下限的温度都降低。
考点二 比较器自锁电路分析
【知识梳理】
比较器构成的自锁
电路分析:当信号为高电平时,二极管VD导通,U-注:这里是电阻反馈,其实还有很多其它反馈形成自锁,比如三极管反馈,继电器触点反馈等等。
【典例突破】
【典例2】 (2021·6月选考)如图所示是小明设计的继电器控制电路。S1、S2是按钮开关,按下时接通,松开时断开。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.V4发光表示继电器J释放
B.S2按下后松开,V3发光
C.S1按下后松开,继电器J吸合
D.同时按下S1和S2,不能使继电器J吸合
答案 C
解析 V4发光时,C点为低电势,则V7截止,J释放,A正确;S2按下后D点为高电势,V2导通,V3发光,此时B点输入低电势,C点输出高电势,故S2松开后,D点保持高电势,形成自锁,V3继续发光,B正确;S1按下后A点变为高电势,B点也变为高电势,C点输出低电势,故D点不能维持高电势,自锁解除,继电器J释放,松开S1后,继电器J仍释放,C错误;同时按下S1和S2,A点为高电势,B点为高电势,C点输出低电势,V7截止,不能使继电器吸合,D正确。
【变式2】 如图a所示的水塔水位控制电路。用干簧管检测上、下限水位(如图b所示),干簧管在磁性浮子靠近时导通。当水位降至下限时,V3发光(代表水泵抽水);当水位升至上限时,V3不发光(代表水泵停止抽水)。按钮开关S按下时接通,松开后断开。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.干簧管1用于检测上限水位
B.水位在图b所示位置时,V3发光情况不能确定
C.水位在图b所示位置时,按下S后松开,V3发光
D.水位在上限位置附近波动,可能是V2击穿
答案 D
解析 D选项,如果V1击穿短路,水位超过上限,干簧管1吸合,A=0,B=1,C=1,D=0,V3不发光,当水位低于上限时,干簧管1释放,A=1,B=0,D=1,V3发光,因此水位上限位置附近波动,所以D选项错误。
1.如图所示是小马设计的光控窗帘实验电路。Rg检测环境光线强度,R1、R2、Rp1、Rp2设置光线强度的上限和下限,窗帘根据环境光线的强度打开或关闭,V1和V2指示窗帘的状态。下列分析中不正确的是(  )
A.光线强度低于下限时,V1亮
B.光线强度高于上限时,V1亮
C.光线强度介于上限和下限之间时,V2亮
D.增大R1,光线强度的下限变低,上限变高
答案 D
解析 b点和c点同时为高电平,d点出1。因此当光线强度在范围外的时候,b点或c点肯定有1个出低电平,d点出0,V1亮,因此A,B正确。而在范围内时候,b点或c点都为出高电平,d点出1,V2亮,因此C正确。选项D,增大R1,Rg阻值也要相应变大,因此上下限都变低,D错误,因此选D。
2.小明家的中央空调需要人工遥控开关,想设计一个智能开关的电路,如图所示,用热敏电阻Rt检测房间温度,电阻R2,R3,R4阻值相等。当房间的温度低于设定的下限或高于设定的上限时,继电器J吸合,空调系统启动工作。房间温度在设定范围内空调系统不工作。电压比较器IC的功能:V+>V-输出电位为Vcc,V+A.图中的热敏电阻Rt一定是负温度系数热敏电阻
B.把Rp1触头向上滑,可以调高设定温度的上限,调低设定温度的下限
C.把Rp4触头向上滑,则如果Rt为正温度系数热敏电阻,可以使设定温度的上限提高,下限提高;如果Rt为负温度系数热敏电阻,可以使设定温度的上限降低,下限降低
D.若使R6的阻值大于Rp4最大阻值的两倍,则房间温度超出上下限范围时继电器也不会吸合
答案 D
3.如图所示的电路为光照过强和过弱提醒电路,其中Rg为光敏电阻,比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.光照过强时,V2发光
B.光照适中时,V1、V2都发光
C.光照过弱时,V1、V3都不发光
D.光照适中时,V3不发光
答案 C
解析 当光照过强时,V1发光,过弱时V2发光,适中时V3发光,故答案选C。
4.如图所示是断线报警电路。将细铜线暗缠在重要物件上,物件被移动,细铜线断开,蜂鸣器发声报警。S1、S2、S3为按钮开关,按下时接通,松开时断开。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.报警时,V4熄灭
B.断线报警时,立即接好断线可解除报警
C.按住S1,断线后重新接好,再松开S1,蜂鸣器不发声
D.报警时,接好断线后,按一下S1、S2、S3中的任一按钮,均可解除报警
答案 B
5.如图所示为某CPU温度控制电路,实现CPU温度控制在30 ℃~50 ℃,已知继电器吸合时启动风扇降温,Rt1、Rt2是同种热敏电阻,R1、R2、R3、R4为相同规格的固定电阻,IC1和IC2为比较器,V+A.Rt1、Rt2是负系数热敏电阻
B.Rt1控制上限温度,Rt2控制下限温度
C.将Rp向上滑,可实现同时调高上限及下限温度
D.不更换电阻情况下,无法只将下限温度调低5 ℃
答案 C
解析 A项,温度到50 ℃(高)时,继电器吸合→F为低→D为高→B为高(同时也确定了B端为上限触发端)→IC2的V-减小,所以Rt1、Rt2(同种热敏电阻)都为NTC;B项,B端为上限触发端,所以IC2、Rt1与上限有关,IC1、Rt2与下限有关。达到上限时A为低,B为高;达到下限时A为高,B为低;在上下限之间时,A、B同为低电平,互锁电路处于保持状态;C项,Rp向上滑,对于上限,对应的Rt1调大→上限调低,对于下限,对应的Rt2调小→下限调高;D项,R2只影响下限温度,但R2为定值电阻,只有通过更换为更大的电阻才能将下限温度调低。
【基础巩固篇】
1.如图所示为保温箱温度显示电路(设定显示区间20 ℃~30 ℃)。电路中Rt是负温度系数热敏电阻,LM393为电压比较器,调整电位器Rp1、Rp2、Rp3用于改变电压比较器输入端的电位Vp1、Vp2、Vp3(始终Vp1>Vp2),从而设定温度显示区间。下列分析中不正确的是(  )
A.当温度在20 ℃~30 ℃时,VD2亮
B.当温度低于20 ℃时,VD1亮
C.Rp1动触点向下移,温度显示区间变大
D.Rp3动触点向上移,温度显示区间的上限值和下限值均变小
答案 C
解析 电路分析如下表所示:
温度 IC1 IC2 VD1 VD2
<20 ℃ 0 1 亮 灭
20~30 ℃ 1 1 灭 亮
>30 ℃ 1 0 亮 灭
由上表分析可得A、B选项正确;C选项:Rp1动触点向下移,IC2(控制上限)的V+输入变小,即Vp1比较电位变小,温度更低,上限变低,区间变小,错误;D选项:Rp3动触点向上移,Vp3电位受热敏电阻控制,因此上下限一起变低,正确。
2.小明设计了如图所示的水位报警电路,运算放大器CF741采用双电源,正极接9 V,负极接-9 V。CF741输出高电平时,输出电位的大小接近9 V;输出低电平时,输出电位的大小接近-9 V。数字集成电路(四2输入或门)的正极接9 V,负极接0 V。三极管V4工作在开关状态。下列分析中,正确的是(  )
A.当水位低于探头b时,V1灭,V2灭
B.当水位高于探头b时,V3可能灭
C.当水位高于探头b,又低于探头b后,V3亮
D.当水位高于探头b,又低于探头b后,V4饱和
答案 C
3.如图所示为小明设计的温度报警电路,当温度超过设定上限时蜂鸣器HA发声报警,温度低于设定下限时蜂鸣器不报警。已知比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.调大Rp,设定的上限和下限温度都会变高
B.当温度低于下限时蜂鸣器仍发声报警,可能是D1短路造成的
C.若报警时V2处于饱和状态,此时V1也肯定处于饱和状态
D.当温度处于上下限之间时,蜂鸣器可能报警,也可能不报警
答案 B
解析 调大Rp,相当于Rt阻值调大,又Rt为正温度系数热敏电阻,故设定的上限和下限温度都会变高;温度超过设定上限时,IC1出1,IC2出1,V2导通,蜂鸣器报警;温度低于下限时,IC1出0,IC2出0,V2截止,蜂鸣器不报警;D1短路,V2也会截止,不会报警;温度处于上下限之间时,IC1出0,IC2出1,此时D1、D2截止,V2和V1构成的自锁电路,蜂鸣器可能保持报警,也可能不报警;若报警时V2处于饱和状态,V2的集电结正偏,即V2的基极电位高于V2的集电极电位,故V1的集电极电位一定高于V1的基极电位,即V1的集电结正偏,所以V1肯定处于饱和状态。
4.如图所示为小明设计的室内温度LED指示电路,当室内温度高于设定温度时,发光二极管V2发光;当室内温度高于室外温度时,发光二极管V1发光。Rt1和Rt2为同型号热敏电阻,IC1、IC2为电压比较器,V+>V-时输出高电平,V+A.Rt1检测室外温度,Rt2检测室内温度
B.若要使室内温度更高时V2才发光,可以调大Rp3
C.V1、V2不可能同时发光
D.Rt1为正系数热敏电阻
答案 B
5.如图所示电路,当温度超过60 ℃时,蜂鸣器HA发声报警,二极管、三极管均为硅管,IC为电压比较器,当V+>V-时,输出高电平,当V+A.Rt为负温度系数热敏电阻
B.报警后,温度下降到60 ℃以下保持报警
C.温度低于60 ℃时,A点电位为5 V
D.调试时发现蜂鸣器始终不报警,可能是由于D1虚焊
答案 D
6.如图所示为小明设计的温度报警电路,能实现温度报警功能。已知比较器IC1、IC2功能:V+>V-时输出高电平,V+A.温度高于上限时,蜂鸣器HA鸣叫报警
B.温度低于下限时,蜂鸣器HA鸣叫报警
C.Rt换用负温度系数热敏电阻,亦可实现类似的报警功能
D.R5换用更大的电阻会导致温度在正常范围之内报警
答案 D
解析 无论Rt是正特性或负特性热敏电阻,B点输出为0-0-1或1-0-0,C点输出为1-0-0或0-0-1,在正常温度范围内都不报警,只有高于上限可低于下限时才会报警,可知A、B、C正确;R5变化不影响D点电位变化,R5存在的作用是当B=0和C=0时,输入不至于悬空,使D点输入为低电平,因此对报警电路无影响,D错误。
7.如图所示是土壤湿度控制系统,当土壤湿度低于10%时,水泵启动往土壤灌水,当湿度达到35%时,水泵停止工作,下列关于该电路分析正确的是(  )
A.当土壤湿度低于10%时,发光二极管V3发光
B.二极管V1反接,湿度将在下限点上下浮动
C.R1和R2电阻上下位置互换,电路功能不变
D.电路中的门电路可以用一个或非门实现
答案 C
解析 A选项:土壤湿度低时,V5导通,V3不会发光;B选项:RS2影响下限,RS1影响上限,二极管V1反接时,如果与门的一个输入端悬空时认为是高电平,那么湿度在上限点浮动;C选项:与门输出的是数字信号,R1和R2互换不影响电路功能;D选项:与门的实现至少需要三个或非门。
8.如图所示的电路,R6为光敏电阻,下列分析中正确的是(  )
A.光线低于设定范围下限时,V1、V3都发光
B.光线在设定范围内时,V1、V3都不发光
C.光线高于设定范围上限时,V1、V3都不发光
D.V1亮时,V2可能会亮
答案 D
解析 选项A,光线低于设定范围下限时,a点为低电位,b点高电平,c点低电平,d点低电位,e点高电位,g点高电平,V1不发光,V3发光。选项A错。选项B,IC1正极电位高于IC2负极电位,光线在范围内时,a点电位高于IC2负,但低于IC1正;b点高电平,c点高电平,d点保持原电位,e点为低电位,g点为高电位,V1有可能发光,V3不发光。选项B错。选项C,光线高于设定范围上限时,a点为高电平,b点低电平,c点高电平,d点高电位,e点低电位,g点高电平,V1发光,V3不发光。选项C错。选项D,V1发光,d点高电位,e点低电位,f点低电位。bc电位可以为低高上限,或者高高范围内。选项D对。
9.如图所示是具有快慢充功能的电池充电电路。E是充满电压为1.5 V的充电电池;当电池充到1.42 V后,转换为慢充;两个发光二极管分别指示快充和慢充状态。下列分析中不正确的是(  )
A.电阻R1可避免调试时电源与接地之间短路
B.慢充时指示灯VD1亮,快充时指示灯VD2亮
C.充电电池充到1.5 V后,电路自动停止充电
D.电路调试成功后,a点电压为1.42 V
答案 C
解析 A若没有R1则当Rp触点滑至最上端时Vcc与接地短路。B当电池没电时,比较器V-为低电平,比较器输出高电平,三极管导通,继电器吸合,VD1被短路,VD2亮起,所以VD2是快充指示灯,当充电到1.42 V后,比较器V-变为高电平,比较器输出低电平,三极管截止,继电器断开,VD1亮起。C充电电池充到1.5 V时,Vcc依旧能通过R4R5R3向电池充电。D依据电路功能a点电位应与电池快慢充转换电位进行比较,所以a点电位应为1.42 V。
【能力提升篇】
1.如图所示为阳台花盆自动注水系统,当花盆土壤湿度达到湿度的下限值时,继电器吸合电动机通电给花盆注水,当花盆土壤湿度达到湿度的上限值时,继电器释放电动机断电停止注水(RS1,RS2均为负系数湿敏电阻)。下列关于该电路的分析中正确的是(  )
A.当土壤湿度合适时电动机不会启动
B.如要调高下限湿度值可以调小Rp3
C.电动机始终无法启动可能是R2太小
D.一段时间后,花盆土壤非常干燥仍然不能注水,可能是RS2坏了
答案 D
解析 当土壤湿度合适时,电机可能工作也可能不工作,A选项错误;Rp3只能调节上限,B选项错误;R2小不会造成三极管截止,C选项错误;如果RS2短路则三极管始终截止,故D选项正确。
2.如图所示是小明设计的自动调节挡位的雨刮电路,下雨时电动机转动带动雨刮器工作。下列分析不正确的是(  )
A.雨刮器的工作挡位有2个
B.虚线框1中应选择J1的常闭触点,虚线框2中选用J2的常闭触点
C.要调大湿度设定值时,可以调小R1
D.电磁继电器J1的额定工作电压为24 V
答案 D
3.如图所示的电路,能将空气相对湿度控制在35%~40%之间,三极管均工作在开关状态。下列分析中,正确的是(  )
A.调大Rp2,上、下限湿度设定值均降低
B.湿度为38%时闭合S,加湿器的工作状态不能确定
C.将湿度控制在37%~40%之间,仅需将Rp3滑片下移
D.将湿度控制在37%~40%之间,需先将Rp1滑片上移,再将Rp3滑片上移
答案 D
解析 由题意知湿度小时,此时IC1出0,V1、V4导通,加湿器工作;湿度大时,IC2出1,V3导通、V4截至,加湿器不工作,即IC1控制下限,IC2控制上限;A调大Rp2,IC1不容易出0,下限调低,IC2不容易出1,上限调高;BS断开,加湿器不工作,当湿度为38%时闭合S,电路保持原来状态不工作;C将湿度控制在37%~40%之间,将Rp3滑片下移,调节IC2,只调大了上限,没有调大下限;D将湿度控制在37%~40%之间,先将Rp1滑片上移,上下限都调大,再将Rp3滑片上移,调小上限,保持在40%。
4.小明设计了如图所示的温度上下限控制电路,温度低于20 ℃时,电热丝启动加热,温度高于30 ℃时停止加热。运算放大器的输入输出逻辑关系如表所示。根据该电路图以下说法正确的是(  )
运算放大器逻辑关系表
输入 输出
V+>V- V0高电压
V+<V- V0低电压
A.Rt为正系数的热敏电阻
B.温度处于25 ℃时,接通开关S,电热丝处于加热状态
C.不管温度高低,电热丝始终不加热,可能的原因是R3虚焊
D.将R1阻值变小,控制上下限的温度都升高
答案 C
5.如图所示的温度控制电路,当温度高于上限时,继电器J吸合,制冷机开始工作;温度低于下限时,继电器J释放,制冷机停止工作。下列分析中合理的是(  )
A.Rt为负温度系数热敏电阻
B.Rp3向上移,下限温度升高,上限不变
C.制冷机工作时IC1出高电平
D.调试时发现继电器始终吸合,可能是V2集电极和发射极连焊
答案 B
解析 电路分析:高温时如图信号:VA为1,V3导通制冷机工作开始,V3与V2自锁,温度下降IC1信号不再起作用,直到IC2出1时停止,故IC2下限,IC1上限;A.高温,VA为1,Rt是正温度系数热敏电阻;B.Rp3只控制下限,滑动头上移比较电位抬升,VA变大,Rt变大,下限调高;C.制冷机启动时IC1出高电平,但工作时可能是保持状态,IC1低于上限出低电平;D.若V2连焊,V1断开时,继电器还是能断开,故说法错误。
6.如图所示是小明设计的电子电路,其中负载RH正常工作的电流需在一定的范围内,调整负载RH的阻值,当流过RH的电流超过上限值时,RH立即停止工作,只有按一次SW后,H才能重新工作,SW为电键,按下时闭合,松开时断开,IC1和IC2的功能为:V+>V-,输出高电平,V+<V-时,输出低电平。下列有关电路分析不合理的是(  )
A.流过RH的电流过大或过小时,VD3都会发光提示
B.IC1控制上限值,IC2控制下限值
C.同时调大Rp2和Rp3,电路设置的上限电流值变大、下限电流值不变
D.RH停止工作后,按一次SW,仍不工作,可能是VD6接反造成的
答案 C
解析 电流过大IC1出1,IC2出0;电流过小,IC1出0,IC2出1。如图1图2所示VD3都是亮的,故A正确。而当电流过大的时候IC1出1,则VT导通,VD7吸合,J断开RH,IC1的V+输入恒为1,进入保持状态,直到SW按下,恢复电路。而IC1通过1断开RH,则IC1控制上限,IC2控制下限。B正确。C中,Rp2和Rp3同时调大,上限电流值变大,但是下限电流值是不一定的,可能变化不大,也可能变大。D中如果VD6接反,则不能将电阻R3前的电位钳制为0.7 V,所以不会使得VT截止,也就是RH不能恢复工作。故D正确。
7.小明设计了如图所示的排风扇自动控制电路。其中IC是运算放大器,其输入输出关系如表所示,Rt1为热敏电阻;Rt1温度升高,电机M会自动运转;当温度降低,电机停止运转。下列分析中正确的是(  )
比较器特性表
输入 输出
V+>V- 高电平
V+A.Rt1为正温度系数热敏电阻
B.调试成功能正常工作时,V3处于饱和导通状态
C.调小Rp1的阻值,电机M的启动温度变低
D.马达一直转可能是Rp2虚焊
答案 D
8.如图所示为小明搭建的高温报警实验电路,当温度升高达到上限时发光二极管V3发光。S按下时接通,松开后断开。比较器的功能为:当V+>V-时输出高电平,当V+A.热敏电阻Rt为正温度系数热敏电阻
B.V3发光时,按动开关S不会改变V3的发光情况
C.温度升到上限时V3发光报警,降到上限以下时V3灭
D.按下开关S时V3定不发光
答案 D
9.如图所示为蔬菜大棚温度显示电路。组合电路中的Rt是负温度系数热敏电阻,A1和A2为电压比较器,当V+>V-时输出高电平,当V+VA),从而改变设定温度的上、下限,下列分析不正确的是(  )
A.想要更高的温度灯泡L才亮,Rp2向下调
B.Rp3向上调,下限温度变低
C.当温度高于上限温度或者低于下限温度,灯泡L发光,同时V3也发光
D.Rp1向上调,下限温度和上限温度同时变高
答案 C
解析 由于三极管V1发射结的钳位,V3不发光。素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在电子技术活动的过程中,恰当处理人技关系,形成规范、安全的技术习惯 2 选择题 2
工程思维 系统分析方法的掌握、决策与评估的合理性 1
创新设计 能根据设计需求构思解决方案,灵活创设和使用技术试验 1
图样表达 能用图形语言表达设计思路,能识读电子技术领域的常见图样 3
物化能力 能根据设计要求选择合适的材料和工具、掌握基本工具的使用,能独立或合作完成系统的组装与调试 3
考点一 比较器常见电路分析
【知识梳理】
1.比较器定义
比较器是通过比较两个输入端的电流或电压的大小,在输出端输出不同电压结果的一种电子元件。
2.引脚排列图、符号及实物图
3.逻辑功能
输入 输出
U+>U- U6为高电平
U+4.比较器常见应用电路
(1)单一温度控制电路特点:低于设定温度,IC出1,开始加热;高于设定温度,IC出0,停止加热。
(2)光照区间控制电路特点:当光照强度一定时,IC1的U+大于IC2的U-,故IC1控制上限,IC2控制下限。当光照强度低于下限时,IC1出1,IC2出0;当光照强度逐渐变大时,IC2出1,IC1出1;当光照强度超过上限时,IC1出0,IC2出1。
(3)温度区间控制电路特点:IC1用Rp1调节,IC2用Rp2调节,用Rp1与Rp2可以分别调节上下限温度,调节方便。
【典例突破】
【典例1】 如图所示是小明设计的水箱恒温控制电路。当温度低于下限时,继电器吸合,加热器加热;温度高于上限时,继电器断开,加热器不加热。水箱内水位低于安全水位时,加热电路不工作。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.Rt为正温度系数热敏电阻
B.水位高于安全水位时,水位传感器输出高电平
C.Rp2触点下移,温度下限降低
D.LED为温度低于下限指示灯
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
【变式1】 如图所示电路,Rt1、Rt2是同一型号的热敏电阻,对于V1、V2若输入U+>U-则输出高电平,输U+A.Rt1、Rt2是负温度系数热敏电阻
B.Rp1用于调节上限温度,Rp2用于调节下限温度
C.为使电路功能符合要求,A点电位需调至比B点高
D.若将Rp3的触点向上移动,则电路的下、上限温度都降低
考点二 比较器自锁电路分析
【知识梳理】
比较器构成的自锁
电路分析:当信号为高电平时,二极管VD导通,U-注:这里是电阻反馈,其实还有很多其它反馈形成自锁,比如三极管反馈,继电器触点反馈等等。
【典例突破】
【典例2】 (2021·6月选考)如图所示是小明设计的继电器控制电路。S1、S2是按钮开关,按下时接通,松开时断开。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.V4发光表示继电器J释放
B.S2按下后松开,V3发光
C.S1按下后松开,继电器J吸合
D.同时按下S1和S2,不能使继电器J吸合
听课笔记:                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
【变式2】 如图a所示的水塔水位控制电路。用干簧管检测上、下限水位(如图b所示),干簧管在磁性浮子靠近时导通。当水位降至下限时,V3发光(代表水泵抽水);当水位升至上限时,V3不发光(代表水泵停止抽水)。按钮开关S按下时接通,松开后断开。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.干簧管1用于检测上限水位
B.水位在图b所示位置时,V3发光情况不能确定
C.水位在图b所示位置时,按下S后松开,V3发光
D.水位在上限位置附近波动,可能是V2击穿
                
1.如图所示是小马设计的光控窗帘实验电路。Rg检测环境光线强度,R1、R2、Rp1、Rp2设置光线强度的上限和下限,窗帘根据环境光线的强度打开或关闭,V1和V2指示窗帘的状态。下列分析中不正确的是(  )
A.光线强度低于下限时,V1亮
B.光线强度高于上限时,V1亮
C.光线强度介于上限和下限之间时,V2亮
D.增大R1,光线强度的下限变低,上限变高
2.小明家的中央空调需要人工遥控开关,想设计一个智能开关的电路,如图所示,用热敏电阻Rt检测房间温度,电阻R2,R3,R4阻值相等。当房间的温度低于设定的下限或高于设定的上限时,继电器J吸合,空调系统启动工作。房间温度在设定范围内空调系统不工作。电压比较器IC的功能:V+>V-输出电位为Vcc,V+A.图中的热敏电阻Rt一定是负温度系数热敏电阻
B.把Rp1触头向上滑,可以调高设定温度的上限,调低设定温度的下限
C.把Rp4触头向上滑,则如果Rt为正温度系数热敏电阻,可以使设定温度的上限提高,下限提高;如果Rt为负温度系数热敏电阻,可以使设定温度的上限降低,下限降低
D.若使R6的阻值大于Rp4最大阻值的两倍,则房间温度超出上下限范围时继电器也不会吸合
3.如图所示的电路为光照过强和过弱提醒电路,其中Rg为光敏电阻,比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.光照过强时,V2发光
B.光照适中时,V1、V2都发光
C.光照过弱时,V1、V3都不发光
D.光照适中时,V3不发光
4.如图所示是断线报警电路。将细铜线暗缠在重要物件上,物件被移动,细铜线断开,蜂鸣器发声报警。S1、S2、S3为按钮开关,按下时接通,松开时断开。比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+A.报警时,V4熄灭
B.断线报警时,立即接好断线可解除报警
C.按住S1,断线后重新接好,再松开S1,蜂鸣器不发声
D.报警时,接好断线后,按一下S1、S2、S3中的任一按钮,均可解除报警
5.如图所示为某CPU温度控制电路,实现CPU温度控制在30 ℃~50 ℃,已知继电器吸合时启动风扇降温,Rt1、Rt2是同种热敏电阻,R1、R2、R3、R4为相同规格的固定电阻,IC1和IC2为比较器,V+A.Rt1、Rt2是负系数热敏电阻
B.Rt1控制上限温度,Rt2控制下限温度
C.将Rp向上滑,可实现同时调高上限及下限温度
D.不更换电阻情况下,无法只将下限温度调低5 ℃
:课后完成《专题分层精练》 专题24(共60张PPT)
第三部分 电子控制技术
专题24 比较器及其应用一(选择题)
素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在电子技术活动的过程中,恰当处理人技关系,形成规范、安全的技术习惯 2 选择题 2
工程思维 系统分析方法的掌握、决策与评估的合理性 1
创新设计 能根据设计需求构思解决方案,灵活创设和使用技术试验 1
图样表达 能用图形语言表达设计思路,能识读电子技术领域的常见图样 3
物化能力 能根据设计要求选择合适的材料和工具、掌握基本工具的使用,能独立或合作完成系统的组装与调试 3
目 录
CONTENTS
考点一
01
考点二
02
随堂达标检测
03
课时分层演练
04
考点一 比较器常见电路分析
1
1.比较器定义
比较器是通过比较两个输入端的电流或电压的大小,在输出端输出不同电压结果的一种电子元件。
2.引脚排列图、符号及实物图
3.逻辑功能
输入 输出
U+>U- U6为高电平
U+4.比较器常见应用电路
(1)单一温度控制电路特点:低于设定温度,IC出1,开始加热;高于设定温度,IC出0,停止加热。
(2)光照区间控制电路特点:当光照强度一定时,IC1的U+大于IC2的U-,故IC1控制上限,IC2控制下限。当光照强度低于下限时,IC1出1,IC2出0;当光照强度逐渐变大时,IC2出1,IC1出1;当光照强度超过上限时,IC1出0,IC2出1。
(3)温度区间控制电路特点:IC1用Rp1调节,IC2用Rp2调节,用Rp1与Rp2可以分别调节上下限温度,调节方便。
D
解析 LED是加热指示灯。
A.Rt为正温度系数热敏电阻
B.水位高于安全水位时,水位传感器输出高电平
C.Rp2触点下移,温度下限降低
D.LED为温度低于下限指示灯
【变式1】 如图所示电路,Rt1、Rt2是同一型号的热敏电阻,对于V1、V2若输入U+>U-则输出高电平,输U+D
解析 将Rp3的触点上移,V1和V-和V2的V+变大,则也要让VA和VB变大,则上限和下限的温度都降低。
A.Rt1、Rt2是负温度系数热敏电阻
B.Rp1用于调节上限温度,Rp2用于调节下限温度
C.为使电路功能符合要求,A点电位需调至比B点高
D.若将Rp3的触点向上移动,则电路的下、上限温度都降低
考点二 比较器自锁电路分析
2
比较器构成的自锁
电路分析:当信号为高电平时,二极管VD导通,U-注:这里是电阻反馈,其实还有很多其它反馈形成自锁,比如三极管反馈,继电器触点反馈等等。
A.V4发光表示继电器J释放
B.S2按下后松开,V3发光
C.S1按下后松开,继电器J吸合
D.同时按下S1和S2,不能使继电
器J吸合
C
解析 V4发光时,C点为低电势,则V7截止,J释放,A正确;S2按下后D点为高电势,V2导通,V3发光,此时B点输入低电势,C点输出高电势,故S2松开后,D点保持高电势,形成自锁,V3继续发光,B正确;S1按下后A点变为高电势,B点也变为高电势,C点输出低电势,故D点不能维持高电势,自锁解除,继电器J释放,松开S1后,继电器J仍释放,C错误;同时按下S1和S2,A点为高电势,B点为高电势,C点输出低电势,V7截止,不能使继电器吸合,D正确。
D
A.干簧管1用于检测上限水位
B.水位在图b所示位置时,V3发光情况不能确定
C.水位在图b所示位置时,按下S后松开,V3发光
D.水位在上限位置附近波动,可能是V2击穿
解析 D选项,如果V1击穿短路,水位超过上限,干簧管1吸合,A=0,B=1,C=1,D=0,V3不发光,当水位低于上限时,干簧管1释放,A=1,B=0,D=1,V3发光,因此水位上限位置附近波动,所以D选项错误。
随堂达标检测
3
A.光线强度低于下限时,V1亮
B.光线强度高于上限时,V1亮
C.光线强度介于上限和下限之间时,V2亮
D.增大R1,光线强度的下限变低,上限变高
D
解析 b点和c点同时为高电平,d点出1。因此当光线强度在范围外的时候,b点或c点肯定有1个出低电平,d点出0,V1亮,因此A,B正确。而在范围内时候,b点或c点都为出高电平,d点出1,V2亮,因此C正确。选项D,增大R1,Rg阻值也要相应变大,因此上下限都变低,D错误,因此选D。
2.小明家的中央空调需要人工遥控开关,想设计一个智能开关的电路,如图所示,用热敏电阻Rt检测房间温度,电阻R2,R3,R4阻值相等。当房间的温度低于设定的下限或高于设定的上限时,继电器J吸合,空调系统启动工作。房间温度在设定范围内空调系统不工作。电压比较器IC的功能:V+>V-输出电位为Vcc,V+D
A.图中的热敏电阻Rt一定是负温度系数热敏电阻
B.把Rp1触头向上滑,可以调高设定温度的上限,调低设定温度的下限
C.把Rp4触头向上滑,则如果Rt为正温度系数热敏电阻,可以使设定温度的上限提高,下限提高;如果Rt为负温度系数热敏电阻,可以使设定温度的上限降低,下限降低
D.若使R6的阻值大于Rp4最大阻值的两倍,则房间温度超出上下限范围时继电器也不会吸合
3.如图所示的电路为光照过强和过弱提醒电路,其中Rg为光敏电阻,比较器功能:V+>V-时输出高电平,V+C
解析 当光照过强时,V1发光,过弱时V2发光,适中时V3发光,故答案选C。
A.光照过强时,V2发光
B.光照适中时,V1、V2都发光
C.光照过弱时,V1、V3都不发光
D.光照适中时,V3不发光
A.报警时,V4熄灭
B.断线报警时,立即接好断线可解除报警
C.按住S1,断线后重新接好,再松开S1,蜂鸣器不发声
D.报警时,接好断线后,按一下S1、S2、S3中的任一按钮,均可解除报警
B
A.Rt1、Rt2是负系数热敏电阻
B.Rt1控制上限温度,Rt2控制下限
温度
C.将Rp向上滑,可实现同时调高上限
及下限温度
D.不更换电阻情况下,无法只将下限温度调低5 ℃
C
解析 A项,温度到50 ℃(高)时,继电器吸合→F为低→D为高→B为高(同时也确定了B端为上限触发端)→IC2的V-减小,所以Rt1、Rt2(同种热敏电阻)都为NTC;B项,B端为上限触发端,所以IC2、Rt1与上限有关,IC1、Rt2与下限有关。达到上限时A为低,B为高;达到下限时A为高,B为低;在上下限之间时,A、B同为低电平,互锁电路处于保持状态;C项,Rp向上滑,对于上限,对应的Rt1调大→上限调低,对于下限,对应的Rt2调小→下限调高;D项,R2只影响下限温度,但R2为定值电阻,只有通过更换为更大的电阻才能将下限温度调低。
4
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
A.当温度在20 ℃~30 ℃时,VD2亮
B.当温度低于20 ℃时,VD1亮
C.Rp1动触点向下移,温度显示区间变大
D.Rp3动触点向上移,温度显示区间的上限值和
下限值均变小
C
解析 电路分析如下表所示:
温度 IC1 IC2 VD1 VD2
<20 ℃ 0 1 亮 灭
20~30 ℃ 1 1 灭 亮
>30 ℃ 1 0 亮 灭
由上表分析可得A、B选项正确;C选项:Rp1动触点向下移,IC2(控制上限)的V+输入变小,即Vp1比较电位变小,温度更低,上限变低,区间变小,错误;D选项:Rp3动触点向上移,Vp3电位受热敏电阻控制,因此上下限一起变低,正确。
2.小明设计了如图所示的水位报警电路,运算放大器CF741采用双电源,正极接9 V,负极接-9 V。CF741输出高电平时,输出电位的大小接近9 V;输出低电平时,输出电位的大小接近-9 V。数字集成电路(四2输入或门)的正极接9 V,负极接0 V。三极管V4工作在开关状态。下列分析中,正确的是(  )
C
A.当水位低于探头b时,V1灭,V2灭
B.当水位高于探头b时,V3可能灭
C.当水位高于探头b,又低于探头b后,V3亮
D.当水位高于探头b,又低于探头b后,V4饱和
A.调大Rp,设定的上限和下限温度都会变高
B.当温度低于下限时蜂鸣器仍发声报警,可能是D1短路造成的
C.若报警时V2处于饱和状态,此时V1也肯定处于饱和状态
D.当温度处于上下限之间时,蜂鸣器可能报警,也可能不报警
B
解析 调大Rp,相当于Rt阻值调大,又Rt为正温度系数热敏电阻,故设定的上限和下限温度都会变高;温度超过设定上限时,IC1出1,IC2出1,V2导通,蜂鸣器报警;温度低于下限时,IC1出0,IC2出0,V2截止,蜂鸣器不报警;D1短路,V2也会截止,不会报警;温度处于上下限之间时,IC1出0,IC2出1,此时D1、D2截止,V2和V1构成的自锁电路,蜂鸣器可能保持报警,也可能不报警;若报警时V2处于饱和状态,V2的集电结正偏,即V2的基极电位高于V2的集电极电位,故V1的集电极电位一定高于V1的基极电位,即V1的集电结正偏,所以V1肯定处于饱和状态。
4.如图所示为小明设计的室内温度LED指示电路,当室内温度高于设定温度时,发光二极管V2发光;当室内温度高于室外温度时,发光二极管V1发光。Rt1和Rt2为同型号热敏电阻,IC1、IC2为电压比较器,V+>V-时输出高电平,V+B
A.Rt1检测室外温度,Rt2检测室内温度
B.若要使室内温度更高时V2才发光,可以调大Rp3
C.V1、V2不可能同时发光
D.Rt1为正系数热敏电阻
5.如图所示电路,当温度超过60 ℃时,蜂鸣器HA发声报警,二极管、三极管均为硅管,IC为电压比较器,当V+>V-时,输出高电平,当V+D
A.Rt为负温度系数热敏电阻
B.报警后,温度下降到60 ℃以下
保持报警
C.温度低于60 ℃时,A点电位为5 V
D.调试时发现蜂鸣器始终不报警,
可能是由于D1虚焊
A.温度高于上限时,蜂鸣器HA鸣叫报警
B.温度低于下限时,蜂鸣器HA鸣叫报警
C.Rt换用负温度系数热敏电阻,亦可实现
类似的报警功能
D.R5换用更大的电阻会导致温度在正常范围之内报警
D
解析 无论Rt是正特性或负特性热敏电阻,B点输出为0-0-1或1-0-0,C点输出为1-0-0或0-0-1,在正常温度范围内都不报警,只有高于上限可低于下限时才会报警,可知A、B、C正确;R5变化不影响D点电位变化,R5存在的作用是当B=0和C=0时,输入不至于悬空,使D点输入为低电平,因此对报警电路无影响,D错误。
7.如图所示是土壤湿度控制系统,当土壤湿度低于10%时,水泵启动往土壤灌水,当湿度达到35%时,水泵停止工作,下列关于该电路分析正确的是(  )
C
A.当土壤湿度低于10%时,发光二极管V3发光
B.二极管V1反接,湿度将在下限点上下浮动
C.R1和R2电阻上下位置互换,电路功能不变
D.电路中的门电路可以用一个或非门实现
解析 A选项:土壤湿度低时,V5导通,V3不会发光;B选项:RS2影响下限,RS1影响上限,二极管V1反接时,如果与门的一个输入端悬空时认为是高电平,那么湿度在上限点浮动;C选项:与门输出的是数字信号,R1和R2互换不影响电路功能;D选项:与门的实现至少需要三个或非门。
8.如图所示的电路,R6为光敏电阻,下列分析中正确的是(  )
D
A.光线低于设定范围下限时,V1、V3都发光
B.光线在设定范围内时,V1、V3都不发光
C.光线高于设定范围上限时,V1、V3都不发光
D.V1亮时,V2可能会亮
解析 选项A,光线低于设定范围下限时,a点为低电位,b点高电平,c点低电平,d点低电位,e点高电位,g点高电平,V1不发光,V3发光。选项A错。选项B,IC1正极电位高于IC2负极电位,光线在范围内时,a点电位高于IC2负,但低于IC1正;b点高电平,c点高电平,d点保持原电位,e点为低电位,g点为高电位,V1有可能发光,V3不发光。选项B错。选项C,光线高于设定范围上限时,a点为高电平,b点低电平,c点高电平,d点高电位,e点低电位,g点高电平,V1发光,V3不发光。选项C错。选项D,V1发光,d点高电位,e点低电位,f点低电位。bc电位可以为低高上限,或者高高范围内。选项D对。
A.电阻R1可避免调试时电源与接地
之间短路
B.慢充时指示灯VD1亮,快充时指
示灯VD2亮
C.充电电池充到1.5 V后,电路自动
停止充电
D.电路调试成功后,a点电压为1.42 V
C
解析 A若没有R1则当Rp触点滑至最上端时Vcc与接地短路。B当电池没电时,比较器V-为低电平,比较器输出高电平,三极管导通,继电器吸合,VD1被短路,VD2亮起,所以VD2是快充指示灯,当充电到1.42 V后,比较器V-变为高电平,比较器输出低电平,三极管截止,继电器断开,VD1亮起。C充电电池充到1.5 V时,Vcc依旧能通过R4R5R3向电池充电。D依据电路功能a点电位应与电池快慢充转换电位进行比较,所以a点电位应为1.42 V。
1.如图所示为阳台花盆自动注水系统,当花盆土壤湿度达到湿度的下限值时,继电器吸合电动机通电给花盆注水,当花盆土壤湿度达到湿度的上限值时,继电器释放电动机断电停止注水(RS1,RS2均为负系数湿敏电阻)。下列关于该电路的分析中正确的是(  )
D
A.当土壤湿度合适时电动机不会启动
B.如要调高下限湿度值可以调小Rp3
C.电动机始终无法启动可能是R2太小
D.一段时间后,花盆土壤非常干燥仍然
不能注水,可能是RS2坏了
解析 当土壤湿度合适时,电机可能工作也可能不工作,A选项错误;Rp3只能调节上限,B选项错误;R2小不会造成三极管截止,C选项错误;如果RS2短路则三极管始终截止,故D选项正确。
A.雨刮器的工作挡位有2个
B.虚线框1中应选择J1的常闭触点,虚线框2中选用J2的常闭触点
C.要调大湿度设定值时,可以调小R1
D.电磁继电器J1的额定工作电压为24 V
D
3.如图所示的电路,能将空气相对湿度控制在35%~40%之间,三极管均工作在开关状态。下列分析中,正确的是(  )
D
A.调大Rp2,上、下限湿度设定值均降低
B.湿度为38%时闭合S,加湿器的工作状态不能确定
C.将湿度控制在37%~40%之间,仅需将Rp3滑片下移
D.将湿度控制在37%~40%之间,需先将Rp1滑片上移,再将Rp3滑片上移
解析 由题意知湿度小时,此时IC1出0,V1、V4导通,加湿器工作;湿度大时,IC2出1,V3导通、V4截至,加湿器不工作,即IC1控制下限,IC2控制上限;A调大Rp2,IC1不容易出0,下限调低,IC2不容易出1,上限调高;BS断开,加湿器不工作,当湿度为38%时闭合S,电路保持原来状态不工作;C将湿度控制在37%~40%之间,将Rp3滑片下移,调节IC2,只调大了上限,没有调大下限;D将湿度控制在37%~40%之间,先将Rp1滑片上移,上下限都调大,再将Rp3滑片上移,调小上限,保持在40%。
4.小明设计了如图所示的温度上下限控制电路,温度低于20 ℃时,电热丝启动加热,温度高于30 ℃时停止加热。运算放大器的输入输出逻辑关系如表所示。根据该电路图以下说法正确的是(  )
C
运算放大器逻辑关系表
输入 输出
V+>V- V0高电压
V+<V- V0低电压
A.Rt为正系数的热敏电阻
B.温度处于25 ℃时,接通开关S,电热丝处于加热状态
C.不管温度高低,电热丝始终不加热,可能的原因是R3虚焊
D.将R1阻值变小,控制上下限的温度都升高
5.如图所示的温度控制电路,当温度高于上限时,继电器J吸合,制冷机开始工作;温度低于下限时,继电器J释放,制冷机停止工作。下列分析中合理的是(  )
B
A.Rt为负温度系数热敏电阻
B.Rp3向上移,下限温度升高,上限不变
C.制冷机工作时IC1出高电平
D.调试时发现继电器始终吸合,可能是V2集电极和发射极连焊
解析 电路分析:高温时如图信号:VA为1,V3导通制冷机工作开始,V3与V2自锁,温度下降IC1信号不再起作用,直到IC2出1时停止,故IC2下限,IC1上限;A.高温,VA为1,Rt是正温度系数热敏电阻;B.Rp3只控制下限,滑动头上移比较电位抬升,VA变大,Rt变大,下限调高;C.制冷机启动时IC1出高电平,但工作时可能是保持状态,IC1低于上限出低电平;D.若V2连焊,V1断开时,继电器还是能断开,故说法错误。
C
解析 电流过大IC1出1,IC2出0;电流过小,IC1出0,IC2出1。如图1图2所示VD3都是亮的,故A正确。而当电流过大的时候IC1出1,则VT导通,VD7吸合,J断开RH,IC1的V+输入恒为1,进入保持状态,直到SW按下,恢复电路。而IC1通过1断开RH,则IC1控制上限,IC2控制下限。B正确。C中,Rp2和Rp3同时调大,上限电流值变大,但是下限电流值是不一定的,可能变化不大,也可能变大。D中如果VD6接反,则不能将电阻R3前的电位钳制为0.7 V,所以不会使得VT截止,也就是RH不能恢复工作。故D正确。
A.流过RH的电流过大或过小时,VD3都会发光提示
B.IC1控制上限值,IC2控制下限值
C.同时调大Rp2和Rp3,电路设置的上限电流值变大、下限电流值不变
D.RH停止工作后,按一次SW,仍不工作,可能是VD6接反造成的
7.小明设计了如图所示的排风扇自动控制电路。其中IC是运算放大器,其输入输出关系如表所示,Rt1为热敏电阻;Rt1温度升高,电机M会自动运转;当温度降低,电机停止运转。下列分析中正确的是(  )
D
比较器特性表
输入 输出
V+>V- 高电平
V+A.Rt1为正温度系数热敏电阻
B.调试成功能正常工作时,V3处于饱和导通状态
C.调小Rp1的阻值,电机M的启动温度变低
D.马达一直转可能是Rp2虚焊
8.如图所示为小明搭建的高温报警实验电路,当温度升高达到上限时发光二极管V3发光。S按下时接通,松开后断开。比较器的功能为:当V+>V-时输出高电平,当V+D
A.热敏电阻Rt为正温度系数热敏电阻
B.V3发光时,按动开关S不会改变V3的发光情况
C.温度升到上限时V3发光报警,降到上限以下时V3灭
D.按下开关S时V3定不发光
C
A.想要更高的温度灯泡L才亮,Rp2向下调
B.Rp3向上调,下限温度变低
C.当温度高于上限温度或者低于下限温度,灯泡L发光,同时V3也发光
D.Rp1向上调,下限温度和上限温度同时变高
解析 由于三极管V1发射结的钳位,V3不发光。

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